(57)【要約】【課題】  車両の床パネルの外部に取り付けられる音響減衰底部キットを、重量軽減及び強化された遮音効果を実現することのできる音響的に同調可能（調節可能）な構造によって発展させる。【解決手段】  自動車の外部に適用するための多機能音響減衰底部キットであって、車両のボディパネル５の外面から離間して空隙４を形成する多孔質多層複合体７を備え、該多孔質多層複合体７は、３００〜３５００ MKS Rayl のトータル気流抵抗値、及び０．００５ Nm ないし１０．５ Nm のトータル曲げ剛性を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の外部に適用するための多機能音響減衰底部キットであって、
車両のボディパネル（５）の外面から離間して空隙（４）を形成する多孔質多層複合体（７）を備え、該多孔質多層複合体（７）が、３００〜３５００ N・s/m3 、好ましくは３００〜２５００ N・s/m3 、特には１０００ N・s/m3 のトータル気流抵抗値、及び０．００５ Nm ないし１０．５ Nm のトータル曲げ剛性を有していることを特徴とする多機能音響減衰底部キット。
【請求項２】
請求項１記載のキットにおいて、前記多層複合体（７）は、多孔質の最内層（３）と、最外方に位置し多孔質から成る一つ又は二つの剛性層（２ａ，２ｂ）とを備えて成るキット。
【請求項３】
請求項２記載のキットにおいて、前記多層複合体（７）が、外側に向いた多孔質保護スクリム（１ａ）を備えることを特徴とするキット。
【請求項４】
請求項３記載のキットにおいて、前記多層複合体（７）が、内側に向いた多孔質保護スクリム（１ｂ）を備えることを特徴とするキット。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項記載のキットにおいて、前記空隙（４）の内部に多孔質材料層（９）を備えることを特徴とするキット。
【請求項６】
請求項５記載のキットにおいて、前記多孔質材料層（９）が多孔質保護スクリムによる薄い不浸透性プラスチックフィルムにより包まれていることを特徴とするキット。
【請求項７】
請求項５又は６記載のキットにおいて、前記多孔質材料層（９）を前記車両のボディパネル（５）に対して押し付ける軽量スペーサ（１０）を備えていることを特徴とするキット。
【請求項８】
請求項７記載のキットにおいて、前記軽量スペーサ（１０）はオープン型の小孔をもった発泡体又は膨張ポリスチレンより構成されていることを特徴とするキット。
【請求項９】
請求項７又は８記載のキットにおいて、前記軽量スペーサ（１０）が空気チャンバを有していることを特徴とするキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による、車両外装に適用される多機能音響減衰底部キット (multifunctional sound attenuating underbody kit) に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の最下部は基本的に床パネルによって構成されている。その部分は車両の静粛性を強化するのに最も重要な場所の一つと考えられているため、車両の音響的特性を強化すべく種々の音響減衰部品が使用されている。
【０００３】
当技術分野では、主として車両の空気抵抗係数（Ｃｗ 値）を改善するために、床パネルの下方に設けられるいわゆる床下部材を用いることが例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３から知られている。これら床下部材は車両の音響特性、特に乗員室の音響特性に影響を与える。しかし、これらの効果は単に偶然によるものであり、かつ乗員室内に正の音響値及び負の音響値の双方をもたらすことになる。
【特許文献１】米国特許第 5,322,340 号明細書
【特許文献２】国際公開第 02/090172 号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第 1 251 062 号明細書
【０００４】
床パネルの振動を減衰させるために、いくつかの充填材及び添加物と共にシート形態とされたアスファルト材料が自動車の内装に適用される。これらシートは通常、自動製造塗装ラインの焼き付けオーブンを用いて前記床パネルに熱によって均一化される。単一層のシートだけでなく、減衰特性により優れた多層構造のシートも用いられる。また、これらダンピングシートは、その音響減衰効率をさらに向上させるために、乗員室内の内装トリム材料及び／又は床カーペットと組み合わせて用いられる。カーペットとそれらダンピングシートの間の充填材及び間隔保持材料は、自動車内部の音響吸収特性の向上に貢献するものである。
【０００５】
また、当分野では、（例えば、車両等のエンジン下、床下、車輪アーチ部、及びトランク床下等の全表面を含む）車両底部の外側を、塩化ビニールプラスチゾル及びアクリルブラスチゾルのような塗料をスプレーすることによって塗装することが知られている。そのような防錆コーティングの組成は、例えば特許文献４に記載されている。このようなコーティングは、錆びの防止だけでなく、車両走行中の「チッピング現象 (chipping phenomenon) 」として良く知られている、タイヤに弾かれた小石によるダメージを防ぐものとしても機能する。遮音効果、特に優れた音響吸収特性とチッピング防止機能を同時に備えた、近年開発された材料が例えば特許文献５に開示されている。
【特許文献４】米国特許第 4,946,503 号明細書
【特許文献５】米国特許公開第 2003/0062738 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、車両の床パネルの外部に取り付けられる音響減衰底部キットを、重量軽減及び強化された遮音効果を実現することのできる音響的に同調可能（調節可能）な構造によって発展させることである。特に、本発明の目的は、改善された音響吸収性、遮音性、体振動減衰性、及び付加的なものとして調整可能性、強化された衝撃又はチッピング防御性、さらに断熱性、及び空気抵抗係数（Ｃｗ 値）の低減といった特性を有した底部キットを提供することである。これらの音響的に効果的な手段は、内部ノイズの低減、乗員室内の明瞭度指数 (articulation index) の増加、及び／又は、車両の外部通過音の低減、を目的として専門家が精密に設計できるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有した音響減衰底部キットによって達成される。特に、この底部キットは、車体パネルの外面から離間して空隙を形成する多孔質多層複合体 (porous multilayer composite) を備えた、自動車への外的適用のための音響減衰底部キットであって、前記多孔質多層複合体は、３００ないし３５００ MKS Rayl (=N・s/m3 ) のトータル気流抵抗値、及び０．００５Ｎｍないし１０．５Ｎｍのトータル曲げ剛性を有している。
【０００８】
この多孔質多層複合体は、外面に向いた多孔質保護スクリムを有したものであり、かつ内面に向いた多孔質保護スクリムを備えていてもよい。この保護スクリムはいくつかの材料、特に不織材料から構成することができる。この多孔質多層複合体は多孔質層によって所要の剛性をもつことができ、この多孔質層は繊維強化多孔質材料より構成することができる。
【０００９】
この底部キットは車体底部又は車輪ハウスに取り付けられ、かつ不織繊維から成る多孔質多層複合体を備える。該複合体は底部ボディパネルの外面から離間している。この複合体は、好ましくは３００〜３５００ N・s/m３ 、さらに好ましくは３００〜３５００ N・s/m３ 、特には１０００ N・s/m３ の気流抵抗を有している。この複合体は、繊維性材料から成る複数の層を備えており、これにより、該複合体の外側に位置する層は内側に位置する層よりも剛性の高いものとなっている。この複合体は、最内層のものを最外層のものとは異なる材料で構成してもよい。最外層は、不織繊維性材料から成る最内層よりも高い剛性を備えるプラスックより構成することも可能であり、これらは適宜な結合剤によって互いに結合される。
【００１０】
上述の複合体は空気透過性を有し、特に微小粗さ (micro-roughness) を示すものである。好ましい実施形態によるこの複合体は、少なくとも高密度音響絶縁層及び低密度音響吸収層を有しており、これら両層は繊維性材料又は発泡材料から構成されている。この複合体に用いられる好適な繊維は、ポリエステル繊維、あらゆるタイプのポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維に類似したポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、レーヨン、ビニロン、アセテートのような合成繊維、又は木繊維、コットン、竹繊維、椰子、ウール、麻又はシルク繊維のような自然繊維、及び、これらのものの一つ又は二つ以上の任意の混合物、とすることができる。
【００１１】
これらの繊維体を結合する結合剤としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル酸樹脂のような熱硬化性樹脂、又は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニール樹脂、ビニールアセテート樹脂、エチレンビニルアセテートコポリマー樹脂、合成ゴム、あるゆる種類の熱溶融性接着剤のような熱可塑性樹脂、及び、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維のような比較的低い融点を有した熱可塑性繊維を挙げることができる。前記発泡材料は、ＰＵＲ，ＰＰ，ＰＥ、又はその他の適当な材料とすることができる。
【００１２】
本発明の付加的な実施形態では、取付けの安定性及び剛性を高めるために、前記複合体の領域の一部のみが上記の特性を持つ異なる材料によって構成されている。これらの材料は、例えば、熱可塑性プラスチック、及び熱硬化性プラスチック｛繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を含む｝、又はアルミニウム、ステンレス鋼、及び／又は、その他の軽合金の如き金属材料である。この剛性領域と前記音響吸収材料とは一体となるよう処理される。例えば一つの方法として、予め剛性領域を形成し、それを成型ツール内に配置し、次いで前記音響吸収材料のブランクを加熱して前記剛性フレームの内部に直接ラミネートする方法を挙げることができる。
【００１３】
上記の実施形態は本発明に係るキットの単なる一例であって、当業者であれば上述の個々の技術についてはそれぞれの実情に合わせて適宜変更することができる。
【００１４】
このキットを形成するさらなる技術は、独立した接着ステップ及び／又はステープル取付けステップに先行する独立した形成ステップ、又は、最初に前記音響吸収材料を形成し続いてプラスチック材料を前記成型ツールの前記周囲領域に注入して前記剛性フレームを形成する成型ステップを備えることができる。
【００１５】
本発明の一つの重要な態様は音響減衰キットの前記微小粗面にある。この面は、車両速度に依存する空気抵抗係数の改善に寄与し、換言すればＣｗ 値のさらなる低減、延いては燃料節減に寄与する。この効果は当分野において「シャークスキン効果 (shark skin effect) 」として一般に知られているものである。
【００１６】
本発明に係る音響減衰キットは車両の基部パネルの他、車両の前部、中央、又は後部の床部分の種々の領域に取り付けることが可能であり、さらには、エンジンのアンダーカバー、トランクフロア、及び燃料タンクカバーにも付設可能である。その他の応用としては、車輪ハウスライナ及び／又は弓形車輪カバーに取り付けて、主として、タイヤによるノイズ、小石のチッピングノイズ及び／又は水の跳ね上げノイズを最小限に抑えることもできる。
【００１７】
このキットの基部への取付け方法に特定の制限はなく、周知のどのような固定手段をも用いることができる。例えば、ボルト、ネジ、クリップと言った物理的方法、あるいは接着のような化学的方法によるもの、あるいは該キットの端縁を、床パネルに予め取り付けておいた金属固定具の内部に直接留めることさえ可能である。車両の床パネルとこの防音複合体との間に生ずる空隙は本発明の目的を達成するのに充分となるよう設定される。一つの別の実施形態では、本発明に係る複合体は三層を備え、特に、外側から内側に向かって、小石による衝撃から内側層を保護するための多孔質カーペットから成る層、圧縮繊維フリース（当業者に “TACA” として知られている）、及び例えばＰＥＴフェルトから成る低密度充填材料、を備える。このような低密度層を追加することによりより優れた音響吸収効果が得られるようになり、車両内部のノイズレベルを低減することができる。この低密度材料は、軽量でオープンセルを有した発泡体材料から構成することもできる。
【００１８】
本発明に係る底部キットの優位点としては、中周波数レンジ及び高周波レンジにおける顕著なノイズ低減、内部ノイズ低減手段の相当な重量軽減、空気抵抗特性の低減、防錆手段の必要性の最小限化の実現、すなわち上記のようなコーティング、小石のチッピングによるダメージに対する保護、及びかかる保護によって達成される音響的快適性を備えた単純化された複合体の実現、並びに、ブレーキ装置、排気管、触媒装置、等の放熱部品に対する断熱能力の改善、等が挙げられる。主たる優位点としては、上述した全ての特性を単一の車両部品として最適化できるということを挙げることができる。
【００１９】
以下に説明する好ましい実施形態及び添付の図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔実施例１〕
図１から解かるように、車両外部に適用される本発明にかかる多機能キット６は、主として音響吸収特性を有したものとして構成されている。ただし、該キット６は、衝撃保護、遮音、断熱、及びボディ振動減衰といった各機能をも備えている。該多機能キット６の厚さは５〜５０ｍｍである。この多機能キット６は多孔質多層複合体７を備えている。該多孔質多層複合体７は、３００〜３５００ MKS Rayl (N・s/m3)  、特に３００〜２５００ Rayl (N・s/m3) 、好ましくは１０００ Rayl (N・s/m3) のトータル空気抵抗値、及び０．００５Ｎｍないし１０．５Ｎｍのトータル曲げ剛性Ｂ、及び０．５〜３ kg/m2 の単位面積重量、及び１〜５ｍｍの厚さを有している。この複合体７は、空隙４と共に可調多層音響減衰キット (tunable multilayered sound attenuating kit) を形成している。この多孔質多層複合体は、外面に向いた多孔質保護スクリーン１ａを有したものであり、かつ内面に向いた多孔質保護スクリム１ｂを備えていてもよい。この保護スクリムはいくつかの材料、特に不織材料から構成することができる。この多孔質多層複合体７は多孔質層３によって所要の剛性をもつことができ、この多孔質層３は繊維強化多孔質材料より構成することができる。層３は繊維マットの圧縮体、又は予め圧縮した繊維マットを膨張させたものにより製造することが可能である。剛性を高めるため、この多孔質多層複合体は、圧縮された繊維材料より成る一つ又は複数の多孔質剛性層２ａ，２ｂを有していてもよい。厚さ、多孔質多層複合体７の気流抵抗及び単位重量、及び前記空隙４の深さを適切に調整することによって、この構成体は、車両の外部のノイズ源に対する音響吸収及び遮音の双方の機能を発揮できる。ここで、ノイズ源とは、例えばタイヤと道路との接触音、駆動系、排気、又は空気力学に基づくノイズである。またこの複合体は、外部へのノイズの発散をも低減することができ、従ってＩＳＯ ３６２｛外部ノイズ承認試験 (exterior test homologation test) ｝に従う基準を満足させる助けとなる。
【００２１】
図６は、底部にて測定した典型的な入射音場スペクトル（連続線）と、エネルギーのほとんどが集中する周波数ｆ１ にて最大性能を有するよう調整された音響吸収率（点線）とを示したグラフである。本発明による底部キットは、床に向かって放射するエネルギーを低減するため既知のプラスチック製底部部品に比して音響が改善される。特に、その気孔率によって、乱流空気によって衝撃された際又はその他の理由で振動した際に放射される音響は剛性無孔面よりも少ない。この底部キットをホイールハウスに適用した場合には、車両内部に伝達されかつ外部に向かうタイヤノイズを低減することができる。タイヤの全周に分布されかつタイヤと路面との接触領域で発生される音響エネルギーを吸収するからである。
【００２２】
〔実施例２〕
図２は、本発明に係るキットの他の実施形態である。この構成では、多孔質多層複合体７とボディパネル５との間に多孔質音響材料層９が追加されている。この多孔質音響材料層９は、熱可塑性又は熱硬化性プラスチック又は多孔質発泡体より構成することができる。該層９の厚さは５ｍｍないし２５ｍｍであり、また単位重量は０．２ kg/m2 ないし１．８ kg/m2 である。この多孔質音響材料は、薄い不透過性プラスチックフィルム（例えば、ＰＰ，ＰＥ等）から成る外被、あるいは多孔質保護スクリム（例えば不織布）によって保護されたものとしてもよい。前記多孔質音響材料層９は、ボディパネル５に直接接触していてもよい。その場合前記空隙４の深さは０となる。多孔質材料層９はまた、チャンバアブソーバの層で置き換えてもよい。この構成では、多孔質多層複合体７、多孔質音響層９、保護スクリム８の厚さ、気流抵抗、及び単位重量、並びに空隙４の深さを適切に調節することにより、外部ノイズ源に対するより高い音響吸収性及び遮音性が提供される。
【００２３】
〔実施例３〕
図３は本発明に係る多機能キットの別の実施形態を示している。この構成例では、多孔質多層複合体７とボディパネル５との間の空隙に多孔質音響材料層９が追加されている。この追加層は、熱可塑性又は熱硬化性のフェルト、又は多孔質発泡体より構成することができる。該追加層の厚さは５ｍｍないし２５ｍｍ、かつ単位重量は０．２ kg/m2 ないし１．８ kg/m2 である。前記多孔質音響材料は、薄い不透過性プラスチックフィルム（例えばＰＰ，ＥＰ）から成る外被８ａ，８ｂ、又は多孔質保護スクリム（例えば不織布）により保護されたものとすることもできる。多孔質音響材料層９はボディパネル５の方に向けられる。ボディパネル５との接触は軽量スペーサ１０によって保証されている。この軽量スペーサは、膨張ポリスレチンなどの有孔不透過性軽量材料により構成することができる。あるいはオープン形小孔を有した超軽量発泡体であってもよい。該軽量スペーサの厚さは５ｍｍないし４０ｍｍとすることができる。この実施形態によるものでは図２に示したものと同様の機能を発揮することができるが、さらにボディパネル５の構造的減衰機能を高めて、これらボディパネルの振動を低減し、以って車両の内部へのノイズの放出を低減することができる。
【００２４】
図４及び図５は三つのサンプルの防音効果を比較して示したグラフである。防音サンプル１はポリエステル繊維材料を用いて得られたもので、予熱されかつツール内で圧縮成型され、気流抵抗を２１００ N・s/m3 とされたものである。
【００２５】
第２のサンプルでは、中央部がサンプル１と同じ材料及び同じ製法で作製されている。ただし、外側を包んでいる剛性フレームは、射出成型法によって繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）により構成され、その後組み立てられたものである。
【００２６】
防音サンプル３は、高密度層を得るべく、サンプル１と同じ材料及び同じ製法により得られたものである。加えて、自然繊維及び人工繊維の混合体にフェノール樹脂結合剤が加えられて成るフェルトが低密度層のためにつくられる。この低密度層は加熱圧縮により成型され、高密度層に組み付けられる。
【００２７】
比較用サンプルを製造するために、車両の床の底部プレートが、ＤＯＰ可塑剤、炭酸カルシウム、及び着色料が混合された塩化ビニル樹脂より成る塩化ビニルプラスチゾル基部コーティングで塗装される。
【００２８】
防音サンプル１〜３は、０．８ｍｍ厚の無垢の鋼板上にボルト・ナットを用いて装着される。
【００２９】
比較用サンプルの基部コーティングを行うために、無垢の鋼板に上述のコーティングを無気スプレーし、その後加熱し、かつ１４０℃で２０分間乾燥する。これにより１．５ｍｍ厚のコーティングが得られる。
【００３０】
これらの参照用のサンプル１〜３は、二つのチャンバ間にパーティションとして装着される。一方のチャンバにおいてスピーカからノイズを発生させ、他方のチャンバでは、マイクロフォンによって周波数依存伝播ノイズレベルが測定される。計測されたこのノイズレベルが、前記基部コーティングされた前記比較サンプルの値と比較される。
【００３１】
JIS A 1406 に定められている「残響法による音響吸収測定」を用いて前記周波数依存音響吸収を測定し、前記底部防音サンプル及び前記底部コーティング比較サンプルを評価する。図４は、測定したサンプル１〜３及び比較サンプルの音響吸収特性をｄｂで示している。
【００３２】
図５は、測定したサンプル１〜３及び比較サンプルの音響吸収特性を百分率で示したものである。
【００３３】
防音サンプル１〜３の測定値を比較サンプルと比較すると、可聴周波数領域において防音特性が明確に向上していることが判る。さらに、同一周波数領域における音響吸収特性の顕著なる改善も明白である。
【００３４】
当業者であれば、音の減衰特性の際立った改善は本発明にる複合体を車両基部に取り付けたことにより得られていることが解かる。加えて、多孔質面の微小粗さが空気抵抗係数を低減（シャークスキン効果）し、燃費向上に寄与している。
【００３５】
本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、当業者は特定の要求に沿うように適宜変更が可能であることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る多機能音響減衰底部キットの基本的構成を示す部分断面図である。
【図２】吸収及び絶縁機能を強化した構成を示す部分断面図である。
【図３】構造的減衰機能、吸収及び絶縁機能を強化した構成を示す部分断面図である。
【図４】例１ないし例３に示したものの防音効果を比較して示したグラフである。
【図５】例１ないし例３に示したものの音響吸収効果を比較して示したグラフである。
【図６】調節された入射音場スペクトルを典型的なものと比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ，１ｂ  多孔質保護スクリム
２ａ，２ｂ  剛性層
３  多孔質最内層
４  空隙
５  ボディパネル
７  多孔質多層複合体
９  多孔質材料層
１０  軽量スペーサ
【図１】
2005035411.tif 000003
【図２】
2005035411.tif 000004
【図３】
2005035411.tif 000005
【図４】
2005035411.tif 000006
【図５】
2005035411.tif 000007
【図６】
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